高中物理新人教版选修- 4系列课件13.4光的颜色 色散教学目标教学目标 知识与能力知识与能力1、棱镜的概念及其对光线的偏折作用；全反射棱镜对光路的控制；了解光的色散及物体的颜色等生活常识。 2、知道白光的色散现象，知道白光是复色光知道匀变速运动的位移与时间的关系，能用来进行简单的计算。3、知道薄膜干涉是如何获得相干光源的，了解薄膜干涉产生的原因，知道薄膜干涉在技术上的应用。过程与方法过程与方法1、通过对光的色散和薄膜干涉实验探索，加强学生动手能力，观察能力，加深对知识的理解。2、感悟一些数学方法的应用特点。情感、态度与价值观情感、态度与价值观1、知道学好物理的重要性。2、具有科学精神和正确的世界观、人生观、价值观 红光白光 各种光的不同颜色，实际反映了它们不同的波长（或频率）用白光做双缝干涉实验，由于白光内各种单色光的干涉条纹间距不同，在屏上会出现彩色条纹一、光的颜色 色散一、光的颜色 色散不同颜色的光，波长不同白光双缝干涉条纹特点：1.彩色条纹2.中央明条纹是白色的光的色散：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象人眼视网膜上的两种感光细胞1.视杆细胞：对光敏感，不能区分不同波长（频率）的光2.视锥细胞：对光敏感度不如视杆细胞，但能区分不同波长（频率）的光。一、光的颜色 色散我们知道：波速等于波长和频率的乘积，这个关系对一切波都是适用的不同的色光在真空中的传播速度相同，所以波长不同的色光，它们的频率也不同：波长越长，频率越小；波长越短，频率越大各色光在真空中的频率的范围见下表：一、光的颜色 色散点击画面观看动画 让一束光经薄膜的两个表面反射后，形成的两束反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉薄膜干涉二、薄膜干涉中的色散不同单色光的薄膜干涉条纹不同单色光的薄膜干涉条纹 可见，波长可见，波长越长，干涉条纹越宽越长，干涉条纹越宽二、薄膜干涉中的色散 1 1、在在薄薄膜膜干干涉涉中中，前前、后后表表面面反反射射光光的的路路程程差差由由膜膜的的厚厚度度决决定定，所所以以薄薄膜膜干干涉涉中中同同一一明明条条纹纹（暗暗条条纹纹）应应出出现现在在膜膜的的厚厚度度相相等等的的地地方方由由于于光光波波波波长长极极短短，所所以以微微薄薄膜膜干干涉涉时时，介介质质膜膜应应足足够够薄薄，才才能能观观察到干涉条纹察到干涉条纹 2 2、用用手手紧紧压压两两块块玻玻璃璃板板看看到到彩彩色色条条纹纹，阳阳光光下下的肥皂泡和水面飘浮油膜出现彩色等都是薄膜干涉的肥皂泡和水面飘浮油膜出现彩色等都是薄膜干涉二、薄膜干涉中的色散白光的薄膜干涉条纹白光的薄膜干涉条纹彩色条纹彩色条纹水面上的油膜呈彩色水面上的油膜呈彩色薄膜干涉的薄膜干涉的应用（一）应用（一）检查表面的平整程度检查表面的平整程度取一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面并在一端垫一取一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面并在一端垫一薄片，使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜，薄片，使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜，用单色光从上面照射，入射光从空气层的上下表面反射出两列用单色光从上面照射，入射光从空气层的上下表面反射出两列光形成相干光，从反射光中就会看到干涉条纹光形成相干光，从反射光中就会看到干涉条纹标准样板标准样板待检部件待检部件空气薄层空气薄层如如果果被被检检表表面面是是平平的的，产产生生的的干干涉涉条条纹纹就就是是平平行行的的, ,如如图图（b b）所所示示；如如果果观观察察到到的的干干涉涉条条纹纹如如图图（c c）所所示示，则则表表示示被被检检测测表表面面微微有有凸凸起起或或凹凹下下，这这些些凸凸起起或或凹凹下下的的地地方方的的干干涉涉条条纹纹就就弯弯曲曲。从从弯弯曲曲的的程程度度就就可可以以了了解解被被测测表面的平整情况。这种测量精度可达表面的平整情况。这种测量精度可达1010-6-6cmcm。(a) (b) (c) 单色光单色光标准样板标准样板薄片薄片被检测平面被检测平面注：薄片厚度一般仅为零点零几毫米左右，只相当于一张纸片的厚度注：薄片厚度一般仅为零点零几毫米左右，只相当于一张纸片的厚度薄膜干涉的薄膜干涉的应用（一）应用（一）检查表面的平整程度检查表面的平整程度薄膜干涉的应用薄膜干涉的应用（二）（二）增透膜增透膜镀层镀层薄膜薄膜在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜( (一般用氟化镁一般用氟化镁) )。当。当薄膜的厚度适当时，在薄膜的两个表面上反射路程度恰好薄膜的厚度适当时，在薄膜的两个表面上反射路程度恰好等于半个波长，因而互相抵，这就大大减小光的反射损失，等于半个波长，因而互相抵，这就大大减小光的反射损失，增强了透射光的强度，这种薄膜叫增强了透射光的强度，这种薄膜叫增透膜增透膜。1、增透的条件是什么？即镀层薄膜的厚度至少多大？、增透的条件是什么？即镀层薄膜的厚度至少多大？2、是否对所有颜色的光都有增透的作用？、是否对所有颜色的光都有增透的作用？薄膜的厚度至少是入射光在薄膜的厚度至少是入射光在薄膜薄膜中波长的中波长的1/41/4。 因为人眼对绿光最敏感，所以一般增因为人眼对绿光最敏感，所以一般增强绿光的透射，即强绿光的透射，即薄膜的厚度是绿光薄膜的厚度是绿光在薄膜中波长的在薄膜中波长的1/41/4。由于其它色光不。由于其它色光不能被有效透射，故反射较强，这样的能被有效透射，故反射较强，这样的镜头呈淡紫色。镜头呈淡紫色。薄膜干涉的薄膜干涉的应用（一）应用（一）检查表面的平整程度检查表面的平整程度常用的棱镜是横截面积为三角形的三棱镜，通常简称为棱镜棱镜可以改变光的传播方向，还可以使光发生色散三、折射时的色散 通过实验或作光路可知（如图），从玻璃棱镜的一个侧面射出的光线从另一侧面射出时向底面偏折偏折角度不仅与棱镜材料的折射率有关，还跟入射角底大小有关点击画面观看动画三、折射时的色散一束白光经过棱镜后会发生色散白光经过棱镜后在光屏上形成一条彩色的光带，红光在上端，紫光在最下端，不同色光通过棱镜的后的偏折角度不同石因为棱镜材料对不同色光的折射率不同三、折射时的色散由由n=c/v知；在同一物质中，不同波长的光知；在同一物质中，不同波长的光波的传播速度不一样，波长越短（频率越波的传播速度不一样，波长越短（频率越大），波速越慢。大），波速越慢。三、折射时的色散1 1、下列现象属于薄膜干涉的有、下列现象属于薄膜干涉的有: : （ ）A.A.在水面上的油膜呈现的彩色花纹在水面上的油膜呈现的彩色花纹; ; B.B.雨后天空中呈现的彩虹雨后天空中呈现的彩虹; ;C.C.阳光下通过三棱镜得到的彩色条纹阳光下通过三棱镜得到的彩色条纹D.D.肥皂泡上呈现的彩色环纹。肥皂泡上呈现的彩色环纹。练习练习 2 2、用单色光照射肥皂薄膜、用单色光照射肥皂薄膜: :（ ）A.A.看到的干涉图样是明暗相间的条纹看到的干涉图样是明暗相间的条纹; ;B.B.从光源发出的光与肥皂膜表面反射的光发从光源发出的光与肥皂膜表面反射的光发 生干涉生干涉, ,形成干涉图样。形成干涉图样。C.C.一束入射光从薄膜的前表面和后表面分别一束入射光从薄膜的前表面和后表面分别 反射出来反射出来, ,形成两列波形成两列波, ,这两列波频率相同这两列波频率相同, , 所以可以产生干涉所以可以产生干涉; ;D.D.若改用白光照射则看不到干涉条纹。若改用白光照射则看不到干涉条纹。2002（上海卷）（上海卷）3 3、如图所示为一显示薄膜干涉现象、如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，的实验装置，P P是附有肥皂膜的铁丝是附有肥皂膜的铁丝圈，圈，S S是一点燃的酒精灯。往火焰上是一点燃的酒精灯。往火焰上洒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉洒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图象应是下图中的（图象应是下图中的（ ）( (9393年高考题年高考题) )4 4、如右图是用干涉法检查某种厚玻璃的上表面是否平、如右图是用干涉法检查某种厚玻璃的上表面是否平的装置，所用单色光是用普通光源加滤光片产生的，的装置，所用单色光是用普通光源加滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹是由哪两个表面反射的光检查中所观察到的干涉条纹是由哪两个表面反射的光叠加而成的叠加而成的( )( )A Aa a的上表面和的上表面和b b的下表面的下表面B Ba a的上表面和的上表面和b b的上表面的上表面C Ca a的下表面和的下表面和b b的上表面的上表面D Da a的下表面和的下表面和b b的下表面的下表面2003（上海卷）（上海卷）5 5、劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图、劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图1 1所示。将一块平板所示。将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后，从两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图上往下看到的干涉条纹如图2 2所示。干涉条纹有如下特点：所示。干涉条纹有如下特点：任任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；任意任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在图相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在图1 1装置装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹将（上往下观察到的干涉条纹将（ ） A.A.变疏变疏 B. B.变密变密 C. C.不变不变 D. D.消消失失6 6、有关光学仪器上镜头的增透膜，下列说法正确的是：、有关光学仪器上镜头的增透膜，下列说法正确的是：A A增透膜是为了减少光的反射损失而增强透光的强度；增透膜是为了减少光的反射损失而增强透光的强度；B B增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的；增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的；C C增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的；增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的；D D因为增透膜厚度一般选适合绿光反射相互抵消的厚度，因为增透膜厚度一般选适合绿光反射相互抵消的厚度，红光紫光反射不能完全抵消的厚度，所以涂有增透膜的镜头红光紫光反射不能完全抵消的厚度，所以涂有增透膜的镜头呈淡紫色。呈淡紫色。7 7、将波长为、将波长为的单色光从空气垂直入射到折射率的单色光从空气垂直入射到折射率为为n n的透明介质膜上，要使透射光得到加强，薄膜的透明介质膜上，要使透射光得到加强，薄膜的厚度最少应为（的厚度最少应为（ ）A A，/4n/4n； B B，/2n/2n； C C，/4/4； D D，/2/2